LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníFarmaceutická analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Význam tématu
Host cell proteiny (HCP) představují klíčové nežádoucí kontaminanty v bioterapeuticích, které mohou negativně ovlivnit bezpečnost, účinnost a stabilitu finálního léčiva. Regulátoři (ICH, FDA, EMA) požadují důkladné sledování a validaci HCP clearance v průběhu downstream procesu. Tradiční ELISA poskytuje celkovou hladinu HCP, avšak nedokáže identifikovat a kvantifikovat jednotlivé proteiny, zejména neimunogenní.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo ukázat výhodu využití LC-MS/MS metody pro kvalitativní a kvantitativní analýzu jednotlivých HCP během vývoje downstream procesu monoklonálních protilátek. Studie rovněž představila ucelené workflow od přípravy vzorku, přes vysokorozlišovací UHPLC-MS analýzu až po zpracování dat v softwaru BioPharma Finder.
Použitá metodika a instrumentace
Sample preparation využil optimalizovanou ne-denaturační tryptickou digesci (2 h při 37 °C) za účelem omezení digesce mAb a zvýšení šance detekce nízkou hladinou přítomných HCP. Následovalo 1D separace na Vanquish Flex UHPLC kolonce Accucore C18 (2,1 × 250 mm, 2,2 μm) s lineárním gradientem 3–85 % acetonitrilu + 0,1 % FA při 0,3 mL/min. Detekce v režimu data-dependent Top10 na hybridním Q Exactive Plus Orbitrapu (HRAM). K řízení a zpracování dat sloužily Chromeleon CDS 7.2.10 s Biopharma QC balíčkem a BioPharma Finder 4.1 se zabudovaným HCP workflow.
Hlavní výsledky a diskuse
- Po Protein A kroku bylo identifikováno 676 HCP s celkovou úrovní ~49 473 ppm.
- Aniontová výměnná chromatografie (AEX) snížila počet HCP na 111 a hladinu na ~1 253 ppm.
- Kationtová výměnná chromatografie (CEX) byla nejúčinnější, redukovala HCP na 7 proteinů s celkovou úrovní ~90 ppm.
- Metoda umožnila cílené sledování tří vysoce rizikových HCP (peroxiredoxin-1, peroxiredoxin-2, fosfolipáza B-like) a kvantifikaci jejich clear‐ance až pod jednotky ppm.
- Systém vykázal vysokou reprodukovatelnost digesce (<10 % CV) a chromatografické separace.
Přínosy a praktické využití metody
- Komplexní identifikace i relativní kvantifikace jednotlivých HCP v rámci jednoho LC-MS běhu.
- Podpora rozhodování při optimalizaci downstream procesu a validaci clearance vysoce rizikových HCP.
- Komplementární metoda k ELISA umožňuje zachytit i neimunogenní proteiny unikající imunoanalýzám.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace LC-MS HCP analýzy do standardních kontrol kvality (QC) bioprodukce.
- Vývoj automatizovaných online-/offline workflow pro kontinuální monitorování HCP během výroby.
- Rozšíření databází a AI-podporované datové analýzy pro rychlejší identifikaci nových rizikových proteinů.
Závěr
Optimalizovaný ne-denaturační LC-MS workflow v kombinaci s BioPharma Finder softwarem představuje robustní a citlivou metodu pro identifikaci, kvantifikaci a sledování jednotlivých HCP v bioterapeuticích. Umožňuje detailní mapování clearance rizikových kontaminantů a přispívá k rychlejší a cílené optimalizaci downstream procesu.
Reference
- Walker DE, et al. MAbs. 2017;9(4):654–663.
- Vanderlaan M, et al. Biotechnol. Prog. 2018;34(4):828–837.
- ICH Q6B; ICH Q11.
- FDA Guidelines for Host Cell Protein Analysis.
- EMA Position Statement on HCP Impurities.
- PMDA Guideline for HCP Testing.
- Falkenberg H, et al. Biotechnol. Prog. 2019;35:e2788.
- Huang L, et al. Anal. Chem. 2017;89(10):5436–5444.
- Silva JC, et al. Mol. Cell. Proteomics. 2005;4(6):1487–1502.
- Zhang Q, et al. mAbs. 2014;6(3):659–670.
- Farrell A, et al. Anal. Chem. 2015;87(18):9186–9193.
- Fischer SK, et al. AAPS J. 2017;19(1):254–263.
- Lagassé HAD, et al. F1000Research. 2017;6:113.
- Farrell A, et al. J. Proteome Res. 2014;13(7):3144–3159.
- Hogwood CEM, et al. Curr. Opin. Biotechnol. 2014;30:153–160.
- Rader C. Nature. 2015;518(7537):38–39.
- Goey CH, et al. Biotechnol. Adv. 2019;36(4):1223–1237.
- Gronemeyer P, et al. Bioengineering. 2014;1(4):188–212.
- Valente KN, et al. Biotechnol. Bioeng. 2015;112(6):1232–1242.
- Tscheliessnig AL, et al. Biotechnol. J. 2013;8(6):655–670.
- Gilgunn S, et al. J. Chromatogr. A. 2019;1595:28–38.
- Jawa V, et al. AAPS J. 2016;18(6):1439–1452.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.